高效堆焊复合（再）制造连铸辊的新工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种堆焊复合(再)制造连铸辊的新工艺，包括以下步骤：(1)根据母材、堆焊材料及堆焊方式、方法进行堆焊工艺评定后确定堆焊工艺，并按照堆焊工艺确定的工艺参数；(2)根据堆焊工艺参数，同时结合图纸要求，将轧辊车削到图纸要求的堆焊尺寸以上0.1mm～3mm；(3)焊前进行轧辊的检测，包括尺寸、母材成分、性能及内外缺陷的无损检测；(4)进行单层堆焊一次成型，单层堆焊后轧辊的单边堆焊厚度达到图纸规定的堆焊厚度+0.5～2.5mm；(5)根据图纸要求对焊后不同位置的成分、硬度及组织进行检测，同时对堆焊层进行探伤检测。采用此工艺堆焊复合(再)制造的连铸辊不仅利于组织和性能均匀性，轧辊使用寿命；而且能够提高效率及性价比。

【技术实现步骤摘要】
高效堆焊复合(再)制造连铸辊的新工艺
本专利技术涉及一种高效堆焊复合(再)制造连铸辊的新工艺，具体涉及单层堆焊复合(再)制造连铸辊的工艺，属于轧辊堆焊复合(再)制造

技术介绍
连铸辊作为连铸设备的核心部件，担负着输送连铸坯的任务，但是，连铸辊处于高温钢坯和冷却水的双重作用，工况条件十分苛刻，在机械和热载荷作用下，连铸辊在使用过程中由于辊面会出现程度不同的网状裂纹、氧化腐蚀、磨损损伤等破坏，以致辊子不仅消耗量大，费用昂贵，而且辊子材质的好坏是影响连铸机作业率、产品产量和质量、单位轧辊消耗及轧材成本的关键。目前堆焊复合(再)制造轧辊采用的工艺，特别是连铸辊有其局限性。根据奥钢联、达涅利、德马克等标准连铸辊堆焊工作层厚度多为单边3～6mm，一般采用的堆焊标准为“1+2”或“1+3”，即一层打底丝外加两至三层盖面丝。这种设计的工作层一般为盖面丝的第二层+第三层，约3～6mm，此区域合金成分及硬度能够满足标准要求；但此种堆焊工艺设计不仅堆焊时间长，堆焊缺陷多，而且浪费严重，性价比低。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高效堆焊复合(再)制造连铸辊的新工艺，采用此工艺堆焊复合(再)制造的连铸辊不仅利于组织和性能均匀性，轧辊使用寿命；而且能够提高效率及性价比。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种堆焊复合(再)制造连铸辊的新工艺，包括以下步骤：(1)根据母材、堆焊材料及堆焊方式、方法进行堆焊工艺评定后确定堆焊工艺，并按照堆焊工艺确定的工艺参数；(2)根据堆焊工艺参数，同时结合图纸要求，将轧辊车削到图纸要求的堆焊尺寸以上0.1mm～3mm的某个范围，即：单边尺寸+单边0.1mm～3mm；(3)焊前进行轧辊的检测，包括尺寸、母材成分、性能及内外缺陷的无损检测；(4)进行单层堆焊一次成型，单层堆焊后轧辊的单边堆焊厚度达到图纸规定的堆焊厚度+0.5～2.5mm；(5)根据图纸要求对焊后不同位置的成分、硬度及组织进行检测，同时对堆焊层进行探伤检测。本专利技术中的“复合(再)制造连铸辊”指的是复合制造与再制造连铸辊。本专利技术的复合(再)制造连铸辊的新工艺中，堆焊方法可采用：丝极明弧堆焊、丝极埋弧焊；堆焊方式可采用：丝极明弧摆动焊、丝极埋弧摆动焊、丝极埋弧螺旋焊、丝极埋弧直道焊等单丝，双丝及多丝等。关于堆焊材料的选择，选用硬度、组织及化学成分均满足图纸加工要求的堆焊材料(实心焊丝、药芯焊丝、焊带等)进行堆焊，且堆焊一层利用母材上部0mm～6.5mm范围内的焊缝区域和母材下0mm～3mm范围内的热影响区区域共同做为厚度为0mm～9.5mm范围内的工作层，满足堆焊尺寸、成分(除碳外)及硬度的要求。本专利技术的高效堆焊复合(再)制造连铸辊的新工艺为增大堆焊厚度，单层堆焊一次成型工艺，其具备以下优点：(1)单层堆焊，选择合适的工艺参数和材料，一方面通过增大焊缝高度，另一方面通过增大母材的稀释率，利用母材上部形成的0mm～6.5mm范围内的焊缝和母材下0mm～3mm范围内的热影响区共同形成工作层(当母材下超过3mm时，由于稀释率作用减弱，焊材对母材的稀释影响降低，导致母材下低于3mm合金成分很难满足图纸设计要求)，工作层厚度范围可控制在0mm～9.5mm，完全满足目前连铸辊工作层范围，应用范围广。(2)选择合适的焊接材料，堆焊合金成分(碳或有差异)、硬度及工作层厚度等达到堆焊“1+2”或“1+3”的设计要求，且能满足奥钢联、达涅利、德马克及国内行业标准的技术要求。(3)母材的碳含量由于在焊接过程中较大的稀释，对焊缝稀释率较大；因此对于焊缝中碳含量低于0.08％要求的，其母材的碳含量要≤0.35％时能满足焊缝碳的成分要求，如连铸辊常用的母材21CrMoV511上堆焊，碳含量能够满足成分奥钢联含氮丝碳含量的要求。对于碳含量要求在0.08％～0.16％范围内的，其母材的碳含量要≤0.50％时能满足焊缝碳的成分要求，如连铸辊常用的母材42CrMo上堆焊，碳含量能够满足奥钢联含碳丝的要求。对于碳含量要求0.16％以上的，其母材碳含量≤0.80％时能够满足焊缝碳的成分要求。(4)经统计分析采用本专利技术的工艺堆焊复合(再)制造的轧辊过钢量要优于传统工艺实际堆焊复合(再)制造的轧辊的过钢量。(5)减少了多层焊接上层对下层的热影响区的影响，保证组织的均匀性，部分减少了内应力，同时减少了轧辊的变形程度。(6)减少了堆焊过程中的各类缺陷产生的概率，特别是夹渣，气孔等缺陷。(7)减少了堆焊时间，且工艺性能良好，提高生产效率及性价比。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步详细说明，但所列举的实施例并不用于限制本专利技术。以下实施例采用国内常用的三种连铸辊堆焊方式：明弧摆动、埋弧摆动、埋弧螺旋(非摆动)。且按照车削后实际母材高度比图纸设计母材高度的不同(0.1m0m～3mm)而进行实施。实施例1(单层明弧摆动堆焊复合制造新轧辊)以堆焊复合制造Φ150mm连铸辊，母材为21CrMoV511为例，图纸规定单边厚度为4mm，合金成分(包括碳)均满足奥钢联(TSC4-TSNo.03/94)。采用堆焊复合制造工艺为：1.1将新的辊坯加工到Φ144mm(即母材图纸设计尺寸+1mm(单边))，并做相应的检测；1.2选择合适的自保护明弧堆焊焊材，特别是Φ150mm，142mm处的成分能够满足奥钢联成分、组织等工艺及力学性能要求。1.3施焊前，辊坯不进行预热处理。1.4堆焊规范参数要求(参考)：以自制药芯焊丝(其合金熔敷金属的化学成分见表1)Φ2.4mm为例说明工艺：堆焊一层，单边堆焊厚度为4.5mm，即堆焊到Φ153mm；电弧电压：28V；焊接电流：320A；送丝速度：3.4mm/min；转速：120mm/min；横移速度：0.22ipm；焊丝伸长：22mm；焊嘴倾斜角度：向后5度；摆动宽度(设计)约为30mm，搭接量16mm；摆动速度：3m/min；焊道层间温度：120℃。1.5焊后缓冷连铸辊在堆焊完成后，在静止空气中自然冷却至室温。1.6焊后检测堆焊过程中，堆焊工艺良好，无淌渣，过热，夹杂等缺陷，冷却后，检测焊后直径为Φ152.5mm～Φ153.5mm；分别测量焊缝盖面(Φ150mm)及盖面下2.5mm(Φ145mm)处的成分及硬度，进一步测量盖面下4mm(即Φ142mm，母材下1mm)处的成分和硬度。合金元素成分的测量位置为：检测位置～检测位置+0.5mm的范围内取样，C采用碳硫分析仪进行取样分析；N、Si、Mn、Cr、Ni、Mo采用化学法测量其含量。采用HR-150A型里氏硬度计测量不同位置的硬度。不同测量位置处的成分如表1所示。表1焊缝不同位置及熔敷金属合金成分质量百分比(wt％)表面硬度：距盖面1.5mm处的硬度为47.6HRC，2.5mm处的硬度为47.7HRC，4mm处的硬度为48.2HRC；且1.5mm，2.5mm和4mm处的铁素体含量分别为7.5％，6.5％和5％。采用磁粉和超声波探伤表面和内部均无缺陷，均满足图纸要求。车削加工后，实际工作层厚度从Φ142mm～Φ150mm，单边有效工作层厚度为4mm。与传统一层打底外加两层盖面相比，硬度和合金成分相似，均满足奥钢联TSC4-TSNo.03/94的要求。且统计分析新工艺堆焊复合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种堆焊复合(再)制造连铸辊的新工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据母材、堆焊材料及堆焊方式、方法进行堆焊工艺评定后确定堆焊工艺，并按照堆焊工艺确定的工艺参数；(2)根据堆焊工艺参数，同时结合图纸要求，将轧辊车削到图纸要求的堆焊尺寸以上0.1mm～3mm；(3)焊前进行轧辊的检测，包括尺寸、母材成分、性能及内外缺陷的无损检测；(4)进行单层堆焊一次成型，单层堆焊后轧辊的单边堆焊厚度达到图纸规定的堆焊厚度+0.5～2.5mm；(5)根据图纸要求对焊后不同位置的成分、硬度及组织进行检测，同时对堆焊层进行探伤检测。

【技术特征摘要】
1.一种堆焊复合(再)制造连铸辊的新工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据母材、堆焊材料及堆焊方式、方法进行堆焊工艺评定后确定堆焊工艺，并按照堆焊工艺确定的工艺参数；(2)根据堆焊工艺参数，同时结合图纸要求，将轧辊车削到图纸要求的堆焊尺寸以上0.1mm～3mm；(3)焊前进行轧辊的检测，包括尺寸、母材成分、性能及内外缺陷的无损检测；(4)进行单层堆焊一次成型，单层堆焊后轧辊的单边堆焊厚度达到图纸规定...

【专利技术属性】
技术研发人员：王清宝，张赫，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11